NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT CAO CHIẾT HÀNH ĐEN TỪ HÀNH TÍM (Allium ascalonicum L.) GIÀU HOẠT TÍNH SINH HỌC

• Tác giả: Bùi Thị Trang
• Người hướng dẫn: Gs. Trần Đình Thắng
• Trường học: Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất cao chiết hành đen từ hành tím (Allium ascalonicum L.) giàu hoạt tính sinh học
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Nhiệm vụ luận văn
• 1.2. Giao nhiệm vụ
• 1.3. Ngày hoàn thành nhiệm vụ
• 1.4. Người hướng dẫn khoa học
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
• 2.1. Tổng quan về hành tím đen
• 2.2. Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của hành tím đen
• 2.3. Các phương pháp chiết xuất và sản xuất hành tím đen
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Thiết kế quy trình chiết xuất
• 3.2. Phương pháp phân tích thành phần hóa học
• 3.3. Đánh giá hoạt tính sinh học
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả khảo sát các chế độ lão hóa nhiệt
• 4.2. Phân tích thành phần hóa học chiết xuất hành tím đen
• 4.3. Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa và kháng ung thư
• 4.4. Tối ưu hóa quy trình sản xuất bằng phương pháp RSM
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Kết luận
• 5.2. Kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Chiết Xuất Hành Đen Tím Allium 55

Hành tím, với tên khoa học Allium ascalonicum, từ lâu đã được biết đến như một loại gia vị, thực phẩm quen thuộc trên toàn cầu. Không chỉ vậy, các loại hành còn được sử dụng trong y học cổ truyền với nhiều lợi ích sức khỏe tiềm năng. Các thành phần hóa học chính trong hành tím bao gồm flavonoid glycoside, các hợp chất chứa lưu huỳnh và saponin. Nghiên cứu trước đây cho thấy chi Allium, ngoại trừ A. cepa, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo hương, cung cấp chất chống oxy hóa, hương thơm và các hoạt tính trị liệu. Củ của các loài Allium được đánh giá cao vì hương vị đặc trưng và là nguồn cung cấp đáng kể các hợp chất có hoạt tính sinh học như allicin và flavonoid glycoside. Polyphenol, một hợp chất phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có nhiều đặc tính sinh học như chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng viêm. Hành tím còn chứa các chất chuyển hóa thứ cấp như flavonoid, sterol thực vật và saponin. Các sterol thực vật có thể giảm nguy cơ xơ vữa động mạch và bảo vệ tim mạch.

1.1. Đặc Điểm Sinh Học và Phân Loại Chi Allium Hành

Chi Allium bao gồm hơn 500 loài phổ biến trên khắp thế giới, mỗi loài khác nhau về hình dáng, màu sắc và mùi vị, nhưng giống nhau về đặc điểm sinh hóa, hóa thực vật và dược thực phẩm. Allium được biết đến là có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm, đồng thời chứa lưu huỳnh và nhiều hợp chất phenolic khác, điều này thu hút nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học. Theo tài liệu gốc, hành tím lần đầu tiên được người châu Âu biết đến vào thế kỷ 12. Những người lính thập tự chinh đã mang chúng về nhà như một "kho báu quý giá" từ thành phố cổ Ascalon của người Palestine. Tên Allium được biết đến bắt nguồn từ từ “ all ” ( hăng ) của người Celt, trong khi tên ascalonicum có thể bắt nguồn từ địa điểm...

1.2. Lợi Ích Sức Khỏe Tiềm Năng của Hành Tím Allium ascalonicum

Hành tím mang lại nhiều lợi ích sức khỏe quan trọng như cải thiện sức khỏe tim mạch, ngăn ngừa ung thư, tiểu đường, chống viêm, kháng khuẩn, có thể giúp chống béo phì và giúp ngăn ngừa hoặc điều trị dị ứng. Các sterol thực vật phổ biến nhất trong các sản phẩm tự nhiên là β - sitosterol, stigmasterol và campesterol. Sterol có thể làm giảm nguy cơ xơ vữa động mạch và bảo vệ chống lại các bệnh tim mạch. Chúng còn có khả năng làm giảm nguy cơ ung thư vú, tuyến tiền liệt và ruột kết. Hơn nữa, sterol thực vật có đặc tính kháng viêm và điều hòa miễn dịch.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Chiết Xuất Hành Tím Allium 58

Hành tím mang lại nhiều lợi ích về sức khỏe, tuy nhiên, vẫn bị hạn chế bởi mùi hăng và vị cay của chúng. Mùi và vị khó chịu của hành tím có thể bị loại bỏ thông qua quá trình xử lý nhiệt do các hợp chất kém bền và có mùi khó chịu sẽ được chuyển hóa thành hợp chất bền và không mùi. Dựa trên cơ sở này, tiến hành xử lý và tạo sản phẩm hành tím đen nhờ vào quá trình lão hóa được kiểm soát trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm thích hợp nhằm cải thiện mùi vị và chất lượng của hành tím. Nghiên cứu của Yang và Park [22] chỉ ra rằng thành phẩm hành tây đen từ hành tây – một nguyên liệu cùng chi của hành tím sẽ có vị ngọt, chua, thay thế cho các mùi khó chịu và vị hăng nồng ở hành tươi.

2.1. Khó Khăn về Mùi Vị và Hướng Khắc Phục Allium

Hành tím có mùi hăng và vị cay đặc trưng, gây khó chịu cho một số người tiêu dùng. Các hợp chất kém bền và có mùi khó chịu sẽ được chuyển hóa thành hợp chất bền và không mùi thông qua quá trình xử lý nhiệt. Xử lý nhiệt và tạo sản phẩm hành tím đen nhờ vào quá trình lão hóa được kiểm soát trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm thích hợp nhằm cải thiện mùi vị và chất lượng của hành tím.

2.2. Thiếu Nghiên Cứu Về Hành Tím Đen Tại Việt Nam

Thành phần hóa học của hành tím đen (Allium Ascalonicum) ở Việt Nam chưa được nghiên cứu nhiều. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là mang lại dữ liệu mới về các hợp chất hóa học và hoạt tính sinh học có trong sản phẩm hành tím đen, đồng thời xây dựng quy trình sản xuất cao chiết hành tím đen giàu hoạt tính sinh học. Cần có nhiều nghiên cứu hơn để đánh giá đầy đủ tiềm năng của hành tím đen.

2.3. Mục Tiêu Nghiên Cứu Chiết Xuất Hành Tím Đen Allium Ascalonicum

Mục tiêu nghiên cứu này là:
1. Xác định thành phần hóa học có trong hành tím đen.
2. Xác định khả năng chống oxi hóa của dịch chiết hành tím đen.
3. Xác định khả năng kháng ung thư của dịch chiết hành tím đen.
4. Phân lập các hợp chất có trong dịch chiết hành tím đen.
5. Xây dựng quy trình sản xuất cao chiết hành tím đen giàu hoạt tính sinh học.

III. Cách Xây Dựng Quy Trình Chiết Xuất Hành Đen Tím Hiệu Quả 59

Để thực hiện đề tài này, chúng tôi sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại. Áp dụng GC - MS, LC - MS, kỹ thuật hóa học phân tích kết hợp khả năng phân tách vật lý của sắc ký lỏng (hoặc HPLC) với khả năng phân tích khối lượng của khối phổ (MS) để xác định các thành phần hóa học của đối tượng nghiên cứu. Ngoài ra, một số phương pháp phân tích khác cũng được áp dụng như: Xác định hoạt tính chống oxi hóa bằng phương pháp DPPH và ABTS. Xác định hoạt tính kháng ung thư bằng phương pháp so màu MTT. Phân lập các chất bằng phương pháp sắc ký. Tối ưu hóa bằng phương pháp đáp ứng bề mặt RSM.

3.1. Sử Dụng Phương Pháp Phân Tích Hiện Đại GC MS LC MS

Kỹ thuật GC-MS (Gas Chromatography - Mass Spectrometry) được sử dụng để phân tích các hợp chất bay hơi trong mẫu hành đen và hành tím. LC-MS (Liquid Chromatography - Mass Spectrometry) giúp phân tích các hợp chất không bay hơi, đặc biệt là các hợp chất phenolic và flavonoid. Việc sử dụng kết hợp các phương pháp này giúp xác định đầy đủ thành phần hóa học của mẫu.

3.2. Đánh Giá Hoạt Tính Sinh Học DPPH ABTS MTT

Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá bằng các phương pháp DPPH (2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl) và ABTS (2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)). Phương pháp MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) được sử dụng để đánh giá hoạt tính kháng ung thư của chiết xuất. Các phương pháp này cho phép định lượng khả năng chống oxy hóa và kháng ung thư của các hợp chất chiết xuất từ hành.

3.3. Tối Ưu Hóa Quy Trình Chiết Xuất RSM

Phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM - Response Surface Methodology) được sử dụng để tối ưu hóa các thông số của quy trình chiết xuất như nhiệt độ, thời gian, dung môi chiết xuất, và tỉ lệ nguyên liệu/dung môi. RSM giúp xác định các điều kiện chiết xuất tối ưu để thu được chiết xuất có hàm lượng hoạt chất cao nhất.

IV. Ứng Dụng Nghiên Cứu Cao Chiết Hành Đen Tím Giàu Dược Tính 57

Nghiên cứu cung cấp thông tin về các thành phần hóa học có trong hành tím đen. Đề tài bước đầu cung cấp những thông tin về hoạt tính sinh học của hành tím đen: khả năng chống oxi hóa, khả năng kháng ung từ đó biết được tác dụng đối với sức khỏe con người. Cung cấp thông số về quy trình sản xuất cao chiết hành tím đen giàu hoạt tính sinh học. Là tiền đề để phát triển sản phẩm hành tím đen nâng cao giá trị kinh tế. Cao chiết hành đen và hành tím giàu hoạt tính sinh học có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thực phẩm chức năng, dược phẩm và mỹ phẩm.

4.1. Tiềm Năng Phát Triển Thực Phẩm Chức Năng

Cao chiết hành đen và hành tím có thể được sử dụng làm thành phần trong các sản phẩm thực phẩm chức năng giúp tăng cường sức khỏe tim mạch, phòng ngừa ung thư và các bệnh mãn tính khác. Hàm lượng quercetin, anthocyanin và các hợp chất chống oxy hóa khác trong cao chiết có thể mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe người tiêu dùng. Theo tài liệu gốc, "Polyphenol là hợp chất được phân bố rộng rãi trong các sản phẩm tự nhiên. Chúng đã được công bố là có nhiều đặc tính sinh học, chẳng hạn như các hoạt tính chống oxy hóa, kháng biểu mô, kháng khuẩn, kháng vi rút và chống viêm.".

4.2. Ứng Dụng Trong Dược Phẩm và Mỹ Phẩm

Các đặc tính kháng khuẩn, kháng viêm và chống oxy hóa của cao chiết hành đen và hành tím có thể được tận dụng trong việc sản xuất các sản phẩm dược phẩm và mỹ phẩm. Cao chiết có thể được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc da, giúp bảo vệ da khỏi tác hại của tia UV và các gốc tự do. Đồng thời, các hợp chất có trong hành đen và hành tím có thể giúp cải thiện tình trạng viêm da và mụn trứng cá. Theo tài liệu gốc, "Chi Allium bao gồm hơn 5 00 loài phổ biến trên khắp thế giới . Đặc tính kháng khuẩn và kháng nấm của Allium đã được chứng minh từ các loài A.

4.3. Giá Trị Kinh Tế và Phát Triển Nông Nghiệp

Việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm từ hành đen và hành tím có thể giúp nâng cao giá trị kinh tế của các loại cây này. Điều này có thể tạo ra cơ hội phát triển cho ngành nông nghiệp địa phương và cải thiện thu nhập cho người nông dân. Việc tìm kiếm các ứng dụng mới cho hành đen và hành tím có thể giúp tăng cường sự đa dạng của sản phẩm nông nghiệp và tạo ra các sản phẩm có giá trị gia tăng cao.

V. Phân tích Kết Quả Nghiên Cứu Chiết Xuất Hành Tím Đen 60

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng nhiệt độ, thời gian, nồng độ ethanol và mức công suất siêu âm có tác động đến TPC, TFC và DPPH. Các điều kiện chiết xuất tối ưu từ RSM : nhiệt độ chiết 53 ° C, thời gian chiết 72 phút, nồng độ ethanol 48% và mức công suất siêu âm là 84 %. Giá trị thực nghiệm của TPC, TFC và DPPH là 17,28±0,12mgGAE/g, 5,42±0,08 mgQE/g và 75,35±0,15%. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng hành tím có nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm cải thiện sức khỏe tim mạch, phòng ngừa ung thư và giảm viêm. Tuy nhiên, việc nghiên cứu về hành tím đen và các sản phẩm chiết xuất từ nó còn hạn chế.

5.1. Ảnh Hưởng của Các Yếu Tố Đến Hiệu Quả Chiết Xuất

Nghiên cứu cho thấy các yếu tố như nhiệt độ chiết xuất, thời gian chiết xuất, nồng độ ethanol và mức công suất siêu âm có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học từ hành tím đen. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là quan trọng để thu được sản phẩm chiết xuất có hàm lượng hoạt chất cao nhất.

5.2. So Sánh Hoạt Tính Sinh Học Giữa Hành Tím Tươi và Hành Tím Đen

Nghiên cứu cho thấy hoạt tính chống oxy hóa và khả năng kháng ung thư của hành tím đen cao hơn so với hành tím tươi. Điều này có thể là do quá trình xử lý nhiệt trong quá trình tạo hành tím đen đã làm tăng hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học. Hoạt động chống ung thư của hành tím đen đối với tế bào Hela và HepG2 (18,58±0,45% và 19,94±0,58% tương ứng) cao hơn so với hành tím tươi (13,65±0,42% và 14,85±0,49% tương ứng).

5.3. Kết Quả Tối Ưu Hóa Quy Trình Chiết Xuất

Các điều kiện chiết xuất tối ưu từ RSM : nhiệt độ chiết 53 ° C, thời gian chiết 72 phút, nồng độ ethanol 48% và mức công suất siêu âm là 84 %. Giá trị thực nghiệm của TPC, TFC và DPPH là 17,28±0,12mgGAE/g, 5,42±0,08 mgQE/g và 75,35±0,15%. Tối ưu hóa quy trình chiết xuất là quan trọng để đảm bảo hiệu quả và chất lượng của sản phẩm.

VI. Triển Vọng và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Allium 51

Nghiên cứu về hành đen và hành tím, đặc biệt là về quá trình chiết xuất và ứng dụng của chúng, vẫn còn nhiều tiềm năng để phát triển. Cần có thêm các nghiên cứu về các hợp chất hoạt tính sinh học khác trong hành đen và hành tím, cũng như các nghiên cứu lâm sàng để chứng minh tác dụng của chúng đối với sức khỏe con người. Ngoài ra, việc nghiên cứu các phương pháp chiết xuất mới và tối ưu hơn cũng là một hướng đi quan trọng. Nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác động của các hợp chất trong hành đối với tế bào ung thư cũng rất cần thiết.

6.1. Nghiên Cứu Sâu Hơn Về Thành Phần Hóa Học

Cần có thêm các nghiên cứu để xác định và phân tích các hợp chất hoạt tính sinh học khác có trong hành đen và hành tím, ngoài các hợp chất đã được biết đến như quercetin và anthocyanin. Nghiên cứu chi tiết về các hợp chất này có thể giúp khám phá thêm các tiềm năng ứng dụng của hành trong lĩnh vực y học và thực phẩm chức năng.

6.2. Nghiên Cứu Lâm Sàng về Tác Dụng Đối Với Sức Khỏe

Cần có các nghiên cứu lâm sàng để chứng minh tác dụng của hành đen và hành tím đối với sức khỏe con người. Các nghiên cứu này có thể tập trung vào việc đánh giá tác dụng của hành đối với các bệnh tim mạch, ung thư, tiểu đường và các bệnh viêm nhiễm. Các kết quả từ các nghiên cứu lâm sàng sẽ cung cấp bằng chứng khoa học vững chắc để hỗ trợ việc sử dụng hành trong phòng ngừa và điều trị bệnh.

6.3. Phát Triển Các Phương Pháp Chiết Xuất Mới

Cần có các nghiên cứu để phát triển các phương pháp chiết xuất mới và tối ưu hơn để thu được các hợp chất hoạt tính sinh học từ hành đen và hành tím. Các phương pháp chiết xuất mới có thể tập trung vào việc sử dụng các công nghệ tiên tiến như chiết xuất bằng enzyme, chiết xuất bằng vi sóng hoặc chiết xuất bằng chất lỏng siêu tới hạn. Việc phát triển các phương pháp chiết xuất hiệu quả hơn có thể giúp giảm chi phí sản xuất và tăng cường chất lượng sản phẩm.

Tổng quan nghiên cứu

Hành tím (Allium ascalonicum L.) là một loại gia vị và dược liệu truyền thống được sử dụng rộng rãi trên thế giới, đặc biệt tại Việt Nam. Theo ước tính, hành tím chứa nhiều hợp chất sinh học có lợi như flavonoid, polyphenol, và các hợp chất lưu huỳnh, góp phần vào hoạt tính chống oxy hóa, kháng viêm và kháng ung thư. Tuy nhiên, hành tím tươi có mùi hăng và vị cay khó chịu, hạn chế ứng dụng trong thực phẩm và dược phẩm. Do đó, việc phát triển sản phẩm hành tím đen qua quá trình lão hóa nhiệt được kiểm soát nhằm cải thiện mùi vị và tăng cường hoạt tính sinh học là rất cần thiết.

Nghiên cứu này được thực hiện tại tỉnh Sóc Trăng trong năm 2022, tập trung xây dựng quy trình sản xuất cao chiết hành tím đen giàu hoạt tính sinh học. Mục tiêu cụ thể gồm xác định thành phần hóa học, đánh giá khả năng chống oxy hóa và kháng ung thư của dịch chiết hành tím đen, đồng thời tối ưu hóa quy trình chiết xuất bằng phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) kết hợp sóng siêu âm. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển sản phẩm chức năng từ hành tím đen, nâng cao giá trị kinh tế và sức khỏe cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Phản ứng Maillard: Giải thích quá trình lão hóa nhiệt tạo màu nâu đen và các hợp chất melanoidin trong hành tím đen, ảnh hưởng đến đặc tính cảm quan và hoạt tính sinh học.
• Hoạt tính chống oxy hóa của polyphenol và flavonoid: Các hợp chất này có khả năng trung hòa gốc tự do, bảo vệ tế bào khỏi tổn thương oxy hóa.
• Mô hình tối ưu hóa đáp ứng bề mặt (RSM): Phương pháp thống kê để xác định điều kiện chiết xuất tối ưu nhằm thu được hàm lượng phenolic, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa cao nhất.
• Khái niệm về hoạt tính kháng ung thư: Đánh giá khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư của dịch chiết hành tím đen trên các dòng tế bào Hela và HepG2.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Hành tím tươi được thu mua tại thị xã Vĩnh Châu, tỉnh Sóc Trăng, được xử lý ủ lão hóa ở nhiệt độ 60°C, 70°C và 80°C với độ ẩm 70% trong 18-21 ngày để tạo hành tím đen.
• Phân tích thành phần hóa học: Sử dụng sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) để xác định hợp chất bay hơi, sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS) để phân tích hợp chất không bay hơi, kết hợp các kỹ thuật phổ UV, IR, NMR để xác định cấu trúc các hợp chất phân lập.
• Đánh giá hoạt tính sinh học: Hoạt tính chống oxy hóa được đo bằng phương pháp bắt gốc tự do DPPH và ABTS; hoạt tính kháng ung thư được đánh giá bằng phương pháp MTT trên tế bào ung thư biểu mô cổ tử cung (Hela) và ung thư gan (HepG2).
• Tối ưu hóa quy trình chiết xuất: Áp dụng phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) với thiết kế Box-Behnken, biến số gồm nhiệt độ chiết, thời gian chiết, nồng độ ethanol và công suất siêu âm; các chỉ tiêu đánh giá là tổng phenolic, tổng flavonoid và hoạt tính DPPH.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong năm 2022, với các giai đoạn thu thập mẫu, xử lý ủ lão hóa, phân tích hóa học, đánh giá hoạt tính sinh học và tối ưu hóa quy trình chiết xuất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thay đổi hàm lượng độ ẩm và pH trong quá trình ủ lão hóa: Độ ẩm giảm dần theo thời gian và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ ủ, từ 81,77 ± 2,76% ở hành tím tươi xuống còn 58,24 ± 2,69% ở 80°C sau 21 ngày. pH giảm từ 6,24 ± 0,08 xuống khoảng 4,17 ± 0,19 (80°C), phản ánh sự tăng axit hóa do phản ứng Maillard và tạo axit hữu cơ (Bảng 3.1, 3.2).
2. Tăng hàm lượng axit tổng và đường khử: Axit tổng tăng gấp đôi sau 12 ngày ủ, cao nhất 42,34 ± 0,59 mg/kg ở 80°C sau 21 ngày. Đường khử cũng tăng từ 75,32 ± 2,41 mg/kg lên đến 736,15 ± 9,34 mg/kg (80°C) (Bảng 3.3, 3.5).
3. Biến đổi màu sắc rõ rệt: Màu sắc chuyển từ trắng sang nâu đậm và đen theo thời gian ủ, với giá trị ∆E tăng dần, cao nhất 40,49 ± 0,49 ở 80°C sau 21 ngày. Độ sáng L* giảm, độ đỏ a* tăng, phù hợp với sự hình thành melanoidin qua phản ứng Maillard (Bảng 3.4).
4. Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học: Xác định 13 hợp chất bay hơi và 24 hợp chất không bay hơi trong chiết xuất hành tím đen. Phân lập được quercetin và quercitrin là hai hợp chất có hoạt tính sinh học cao. Tổng phenolic và flavonoid của hành tím đen lần lượt là 20,493 ± 0,76 mg GAE/g và 7,512 ± 0,22 mg QE/g, cao hơn nhiều so với hành tím tươi (4,603 ± 0,91 mg GAE/g và 1,171 ± 0,13 mg QE/g). Hoạt tính chống oxy hóa DPPH và ABTS cũng được cải thiện đáng kể (DPPH: 2,8224 ± 0,010 mg/ml so với 3,2196 ± 0,019 mg/ml) (Bảng 3.6, 3.7, 3.8).
5. Hoạt tính kháng ung thư: Dịch chiết hành tím đen ức chế tế bào ung thư Hela và HepG2 với tỷ lệ lần lượt 18,58 ± 0,45% và 19,94 ± 0,58%, cao hơn so với hành tím tươi (13,65 ± 0,42% và 14,85 ± 0,49%) (Bảng 3.14).
6. Tối ưu hóa chiết xuất bằng RSM: Điều kiện tối ưu gồm nhiệt độ 53°C, thời gian 72 phút, nồng độ ethanol 48% và công suất siêu âm 84%. Giá trị thực nghiệm thu được là tổng phenolic 17,28 ± 0,12 mg GAE/g, tổng flavonoid 5,42 ± 0,08 mg QE/g và hoạt tính DPPH 75,35 ± 0,15% (Bảng 3.19).

Thảo luận kết quả

Sự giảm độ ẩm và pH trong quá trình ủ lão hóa phản ánh các biến đổi sinh hóa phức tạp, trong đó phản ứng Maillard đóng vai trò chủ đạo tạo ra màu sắc đặc trưng và các hợp chất sinh học có lợi. Hàm lượng axit và đường khử tăng cao cho thấy sự phân hủy và chuyển hóa các thành phần đường và protein, góp phần tạo hương vị và hoạt tính sinh học.

Sự gia tăng tổng phenolic, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa của hành tím đen so với hành tím tươi phù hợp với các nghiên cứu về tỏi đen và hành tây đen, cho thấy quá trình lão hóa nhiệt làm tăng hàm lượng các hợp chất chống oxy hóa. Hoạt tính kháng ung thư được cải thiện cũng chứng minh tiềm năng ứng dụng của hành tím đen trong thực phẩm chức năng và dược phẩm.

Việc tối ưu hóa chiết xuất bằng sóng siêu âm và RSM giúp nâng cao hiệu quả thu hồi các hợp chất hoạt tính, giảm thời gian và năng lượng chiết xuất, phù hợp với yêu cầu sản xuất công nghiệp. Các kết quả có thể được trình bày qua biểu đồ thay đổi pH, độ ẩm, hàm lượng phenolic, flavonoid theo thời gian và nhiệt độ ủ, cũng như biểu đồ so sánh hoạt tính kháng ung thư giữa hành tím đen và hành tím tươi.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình ủ lão hóa ở 70°C, độ ẩm 70% trong 18 ngày để tạo sản phẩm hành tím đen có màu sắc, mùi vị và hoạt tính sinh học tối ưu, phù hợp với tiêu chuẩn cảm quan và chức năng.
2. Sử dụng phương pháp chiết xuất hỗ trợ sóng siêu âm với điều kiện tối ưu (53°C, 72 phút, 48% ethanol, công suất 84%) nhằm thu hồi cao chiết giàu phenolic và flavonoid, nâng cao hiệu quả sản xuất.
3. Phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng và dược phẩm từ cao chiết hành tím đen nhằm tận dụng hoạt tính chống oxy hóa và kháng ung thư, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và sức khỏe cộng đồng.
4. Khuyến khích nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác động sinh học và thử nghiệm lâm sàng để xác nhận hiệu quả và độ an toàn của sản phẩm hành tím đen trong phòng và điều trị bệnh.
5. Chủ thể thực hiện: Các doanh nghiệp chế biến thực phẩm, viện nghiên cứu công nghệ sinh học, trường đại học chuyên ngành công nghệ thực phẩm, các cơ sở sản xuất dược liệu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành Công nghệ thực phẩm: Nắm bắt kiến thức về quy trình xử lý nhiệt, chiết xuất và đánh giá hoạt tính sinh học của nguyên liệu thực phẩm.
2. Các nhà nghiên cứu và chuyên gia công nghệ sinh học: Tham khảo phương pháp phân tích hóa học hiện đại và tối ưu hóa quy trình chiết xuất bằng RSM và sóng siêu âm.
3. Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm: Áp dụng quy trình sản xuất cao chiết hành tím đen giàu hoạt tính sinh học để phát triển sản phẩm mới.
4. Cơ quan quản lý và phát triển nông nghiệp, thực phẩm: Đánh giá tiềm năng phát triển sản phẩm từ hành tím đen, góp phần nâng cao giá trị nông sản địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Hành tím đen khác gì so với hành tím tươi?
   Hành tím đen là sản phẩm được xử lý ủ lão hóa ở nhiệt độ và độ ẩm kiểm soát, có màu đen, vị ngọt, mùi thơm dịu và hoạt tính sinh học cao hơn nhiều so với hành tím tươi.

2. Quy trình ủ lão hóa hành tím đen được thực hiện như thế nào?
   Ủ hành tím tươi ở nhiệt độ 70°C, độ ẩm 70% trong 18-21 ngày, giúp giảm độ ẩm, pH và tạo ra các hợp chất melanoidin, tăng hoạt tính chống oxy hóa.

3. Các hợp chất hoạt tính chính trong hành tím đen là gì?
   Bao gồm các polyphenol, flavonoid như quercetin, quercitrin và các hợp chất lưu huỳnh, có tác dụng chống oxy hóa và kháng ung thư.

4. Phương pháp chiết xuất cao chiết hành tím đen tối ưu là gì?
   Chiết xuất bằng ethanol 48% ở 53°C trong 72 phút, kết hợp sóng siêu âm công suất 84%, giúp thu hồi tối đa phenolic và flavonoid.

5. Hoạt tính kháng ung thư của hành tím đen được đánh giá như thế nào?
   Được đánh giá bằng phương pháp MTT trên tế bào ung thư Hela và HepG2, cho thấy khả năng ức chế tế bào cao hơn so với hành tím tươi, với tỷ lệ ức chế khoảng 18,58% và 19,94%.

Kết luận

• Hành tím đen được tạo ra qua quá trình ủ lão hóa nhiệt có hàm lượng phenolic, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa cao hơn nhiều so với hành tím tươi.
• Quy trình ủ lão hóa ở 70°C, 70% độ ẩm trong 18 ngày được xác định là điều kiện tối ưu cho sản xuất hành tím đen.
• Cao chiết hành tím đen giàu hoạt tính sinh học được tối ưu bằng phương pháp đáp ứng bề mặt kết hợp sóng siêu âm, nâng cao hiệu quả chiết xuất.
• Dịch chiết hành tím đen có hoạt tính kháng ung thư đáng kể trên các dòng tế bào ung thư biểu mô cổ tử cung và gan.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng và dược phẩm từ hành tím đen, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và sức khỏe cộng đồng.

Tiếp theo, cần triển khai nghiên cứu ứng dụng sản phẩm trong thực tế, thử nghiệm lâm sàng và phát triển quy mô sản xuất công nghiệp. Đề nghị các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp quan tâm hợp tác phát triển sản phẩm từ hành tím đen.